OBJETIVO: Avaliar a associação de padrões alimentares com alterações metabólicas em adolescentes obesos. MÉTODOS: Estudo transversal envolvendo 76 estudantes (ambos os sexos, 14-19 anos, IMC³P95 e Tanner ³4) de escolas públicas da cidade de São Paulo, Brasil. Foram coletados dados antropométricos e bioquímicos, e aplicados questionários com informações sociodemográficas e registro alimentar de 4 dias, entre 2006 e 2007. Escores fatoriais foram obtidos na análise fatorial e, após ajustes, três padrões alimentares identificados foram associados a fatores de risco biológico por regressão linear múltipla. RESULTADOS: O padrão Tradicional (arroz e massas, feijões, carnes vermelhas, embutidos, óleos e doces) foi positivamente associado com insulina, glicemia e triglicérides e negativamente associado com lipoproteína de alta densidade. O padrão Em Transição (peixe, aves, ovos, pães, manteiga, leite e derivados, hortaliças, frutas, sucos de frutas e açúcar refinado) apresentou as mesmas associações, além de associação similar com a pressão arterial diastólica. O padrão Fast Food (cafeteria, hambúrguer, maionese, bolacha, bolos e tortas, chocolate e refrigerantes) apresentou associação positiva com o colesterol, lipoproteína de baixa densidade e pressão arterial sistólica e diastólica, e associação negativa com insulina e lipoproteína de alta densidade. CONCLUSÃO: Os padrões Tradicional e Em transição apresentaram associações diferentes com o metabolismo lipídico e glicídico quando comparados com o padrão Fast Food. Os três padrões podem ser considerados obesogênicos, porém o padrão Fast Food pareceu ser o mais aterogênico e promotor de hipertensão arterial.